期末总复习冲刺阶段分层强化训练：含有电动机的电路电功率电热的综合计算---2025-2026学年九年级上册物理（教科版）

2025-2026学年九年级上册期末总复习冲刺阶段分层强化训练：含有电动机的电路电功率电热的综合计算 姓名：___________班级：___________考号：___________ 1．某同学组装了一台直流电动机模型，他将电动机模型接入如图所示的电路中，已知电源电压U=6V，并保持不变，接通电路后，电动机没转动时，电流表读数为2A；电动机正常转动时，电流表读数为0.5A。已知电动机能量转化如图乙所示，求： （1）电路的总功率P； （2）电动机正常转动1min消耗的电能W线圈产生的热量Q； （3）电动机将电能转化成机械能的效率。 2．如图甲所示是一个家用电热足浴盆，内部由加热系统和按摩系统两部分组成，其等效电路如图乙所示，R1是电加热丝，M是电动机，其中加热系统中电阻R1的额定功率为605W；按摩系统中的电动机M的工作电压为12V（经变压器将交流电压转换为12V，不考虑变压器的功率），工作电流为4A，其电阻为0.5Ω。某次泡脚时，向足浴盆中加入初温为20℃的水5kg，加热电阻工作20min将水加热到40℃。已知足浴盆加热时的效率为70%，c水=4.2×103 J/（kg·℃）。求:（1）电阻R1的阻值； （2）电动机工作时因发热损失的功率； （3）电阻R1加热时的实际电压。 3．如图所示是某一直流电动机提升重物的示意图，重物质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，通过电动机的电流为I=5A，不计各种摩擦，当电动机使物体以v=0.9m/s的速度匀速向上运动10s时，求： （1）电动机消耗的电功率P1； （2）电动机提升重物的功率P2； （3）电动机的线圈电阻R。 4．电动机工作时将电能转化为机械能，但因为线圈有电阻也会有电能转化为电热。如图所示，将线圈电阻为r的电动机接到电源电压U上时，流过电动机线圈的电流为I。 （1）推导：电动机的效率（机械能占消耗电能的百分比）； （2）若电动机的额定电流I＝1A，电动机线圈电阻r＝0.5Ω，工作t＝1min时间内对外输出的机械能为W＝150J。试求：1min时间内消耗的电能。 5．小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图，主要技术参数如下表，电吹风在额定电压下工作，求： （1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？ （2）电热丝工作时的电阻是多大？ （3）电吹风内电动机的电阻是110Ω，电吹风吹冷风5min产生的热量是多少？机械效率为多少？ 热风温度 50~75℃ 额定功率 热风时：990W 冷风时：110W 额定电压 220V 质量 0.5kg 6．图甲所示会场条幅升降机依靠电动机将条幅提升上去。图乙所示电路是其简化电路，电源电压保持12V不变，定值电阻R0的阻值为10Ω，直流电动机的线圈电阻为2Ω。匀速提升重为4N的条幅时，闭合开关S后，电压表的示数为8V，电动机正常工作，且有10%的电能用来提升条幅，求条幅20s内上升的高度。        7．用储能电站可以在用电低谷时将多余的电能储存起来，并在用电高峰时放电使用，有助于解决能源供需不平衡的问题。某市规划建设一批充电功率为2兆瓦（兆瓦是电功率单位，符号为MW，1MW=103kW）的储能电站，相当于一个“超级充电宝”，以满足白天用电高峰期部分电动汽车的充电需求。 （1）每个电站满负荷储存电量为，则每次需要多少小时可将一个电站充满电？ （2）经测算每辆电动汽车充电平均耗电量约，充电时的能量损耗为10%，求一个电站充满电后可提供的最大充电次数。 （3）某款电动汽车上标有“”字样，表示该汽车在测试时行驶100km的耗电量为，此车在测试过程中匀速行驶受到的阻力约为480N，请估算该款电动汽车电动机工作时电能转化为机械能的效率。（结果百分号前保留一位小数） 8．电动机是现代生活和生产中一种重要的动力装置，它工作时主要把电能转化为机械能，还有一部分电能在线圈中转化为热能散失掉。 (1)电动机输出的机械功率和消耗的电功率之比叫做电动机的效率。若电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，请推证：电动机正常工作时的效率η=1-； (2)若一台额定电压为3V的小直流电动机正常工作时，通过线圈的电流为0.3A，线圈的电阻为2Ω。求电动机正常工作10s时获取的机械能。 9．小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆（如图所示），内部由加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压220V，额定功率605W。问： (1)小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6kg初温为20℃的水，加热系统的加热电阻正常工作15min将水加热到40℃，此加热过程中水吸收的热量是多少？消耗的电能是多少？[c水=4.2×103J/（kg•℃）] (2)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V（按摩系统将交流电压转换为12V），工作电流为4A，其电阻为0.5Ω，电动机的机械功率是多少？ 10．有一个电动机接在电压为6V不变的电源上，用手捏住电动机不让它转动，电流为3A，松手后电动机稳定转动，电流为0.3A．求： （1）电动机稳定转动时，线圈1min产生的热量； （2）电动机稳定转动1min输出的机械能； （3）此电动机将电能转化为机械能的效率为多少？ 11．小金从一台废旧收录机内拆下一只电动机，他将一只电流表与其串联后接在6V的稳定电源上，闭合开关后，电动机未转动，而此时电流表的示数为2A,检查发现电动机的轴承被卡住了，排除故障后，电动机正常转动，这时电流表示数为0.5A．求： （1）电动机正常工作时的电功率 （2）电动机被卡住时的发热功率 （3）电动机正常工作时的输出功率 12．一电动机线圈的电阻为1Ω，线圈两端所加电压为2V时电流为0.8A，电动机正常工作。 （1）在求电动机正常工作l min所消耗的电能时，有以下两种不同的解法 小明解为 W＝UIt＝2V×0.8 A×60s＝96J 小华解为 W＝I2Rt＝(0.8A)2×1Ω×60s＝38.4J 你认为哪位同学做得对，请作出判断并说明理由。 （2）求电动机正常工作lmin所转化的机械能是多少? 13．一直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A。 求：（1）电动机线圈电阻？ （2）电动机正常工作时的输出功率多大？ （3）电动机的机械效率多大？ （4）如果在动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？ 《期末总复习冲刺阶段分层强化训练：含有电动机的电路电功率电热的综合计算---2025-2026学年九年级上册》参考答案 1．（1）3W ；（2）180J，45J ；（3）75% 【详解】(1)电动机正常转动时，电路总功率为 (2)电动机没转动时，电能全部转化为内能，为纯电阻电路，由欧姆定律可知电阻为 电动机没转动后，电能转化为机械能和内能。此时电动机正常转动1min消耗的电能为 线圈产生的热量为 (3)1min电动机将电能转化成机械能为 电动机将电能转化成机械能的效率 答：(1)电路的总功率为3W； (2)电动机正常转动1min消耗的电能为180J，线圈产生的热量为45J； (3)电动机将电能转化成机械能的效率为75%。 2．（1）80Ω；（2）8W；（3）200V 【详解】解：（1）R1的额定功率为605W，额定电压220V，所以 （2）电动机属于非纯电阻电路，工作时把电能转化为机械能和内能，这种电路的电功率大于其发热功率，发热功率 （3）水吸收的热量 Q吸=cm(t-t0)= 4.2×103 J/（kg·℃）×5kg×(40℃-20℃)=4.2×105J 这段时间消耗的电能 加热电阻工作时间 t=20min=1200s 加热电阻的实际点功率 根据公式可得 答：（1）电阻R1的阻值为80Ω； （2）电动机工作时因发热损失的功率为8W； （3）电阻R1加热时的实际电压为200V。 3．（1）550W；（2）450W；（3）4Ω 【详解】解：（1）电源提供给电动机的电压为U=110V，通过电动机的电流为I=5.0A，所以电动机消耗的电功率为 P1=UI=110V×5A=550W （2）物体匀速上升，根据二力平衡条件可得，物体受到的拉力为 F=G=mg=50kg×10N/kg=500N 重物上升的高度为 h=vt=0.9m/s×10s=9m 电动机提升重物所做的功为 W=Fs=Gh=500N×9m=4500J 电动机提升重物的功率为 （3)电动机工作过程中，将电功率一部分用来提升重物的功率，另一部分是电阻丝的发热功率，则电阻丝的发热功率为 P热=P1-P2=550W-450W=100W 根据P热=I2R可得，电动机的线圈电阻为 答：（1）电动机消耗的电功率P1为550W； （2）电动机提升重物的功率P2为450W； （3）电动机的线圈电阻R为4Ω。 4．（1）见解析；（2）180J 【详解】解：（1）电动机消耗的电能 W总＝UIt 线圈产生的热量 Q＝I2rt 则电能转化的机械能（有用的能量） W有＝W总-Q＝UIt-I2rt＝It(U-Ir) 故电动机的效率（机械能占消耗电能的百分比） （2）电动机正常工作1min产生的热量 Q＝I2rt＝(1A)2×0.5Ω×1×60s＝30J 则电动机1min时间内消耗的电能 W总＝Q+W＝30J+150J＝180J 答：（1）推导过程见上面； （2）1min时间内消耗的电能为180J。 5．（1）0.5A；（2）55Ω；（3）8250J，75% 【详解】解：（1）当吹冷风时，只有电动机工作，从表中数据可以看到，P冷=110W，电吹风的额定电压U=220V，由P=UI可得，通过电动机的电流 （2）当电吹风吹热风时，电动机和电热丝同时工作，电动机与电热丝并联，电热丝电功率 P电热丝=P热-P冷=990W-110W=880W 由可得，电热丝的电阻值 （3）电动机工作时的电流为0.5A，电吹风吹冷风的时间5min=300s，电动机的电阻R电动机=110Ω，根据焦耳定律可知，电吹风吹5min冷风产生的热量 电吹风吹5min冷风消耗的电能 则机械效率 答：（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是0.5A； （2）电热丝工作时的电阻是55Ω； （3）电吹风吹冷风5min产生的热量是8250J，机械效率为75%。 6．1.6m 【详解】解：由电路图可知，定值电阻R0与电动机串联，则定值电阻R0两端的电压 电路中的电流 电动机正常工作20s消耗的电能 提升条幅所做的功 条幅上升的高度 答：条幅20s内上升的高度是1.6m。 7．（1）3小时；（2）135次；（3）88.9%，计算见解析 【详解】解：（1）充电功率为 充电时间 （2）储存电量为，可用电能 每辆电动汽车充电平均耗电量约，可供充电 （3）因为电动汽车匀速行驶，汽车所受的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，所以电动汽车所受的牵引力为 电动汽车在行驶过程中牵引力做的功为 消耗的电能 则电动机的效率 答：（1）每次需要3小时可将一个电站充满电； （2）一个电站充满电后可提供的最大充电次数是135次； （3）该款电动汽车电动机工作时电能转化为机械能的效率为88.9%。 8．(1)见解析；(2)7.2J 【详解】(1)电动机消耗的电功率P总=UI，电动机发热功率：P热=I2R，电动机输出机械功率 P输出=P总−P热=UI− I2R 电动机工作时的效率 η===1− 电动机正常工作时的效率为1-。 (2)10s内线圈产生的热量 Q=I2Rt=(0.3A)2×2Ω×10s=1.8J 电动机消耗的电能 W=UIt=3V×0.3A×10s=9J 电动机消耗的电能一部分转化为内能，一部分转化为机械能，因此电动机获取的机械能 E= W- Q=9J-1.8J=7.2J 电动机获取的机械能7.2J。 答：(1)证明见解析； (2)电动机正常工作10s时获取的机械能为7.2J。 9．(1)5.04×105J；5.445×105J；(2)40W 【分析】本题考查了电功与热量的综合计算，涉及到吸热公式、电功公式和电功率公式的应用，熟练应用相关公式即可正确解题，关键要注意理解电功与电热的区别。 【详解】(1)水吸收的热量 足浴盆加热时消耗的电能为 (2)由题意可知，电动机的机械功率为 电动机工作中因发热损失的功率： 电动机的机械功率为 答：(1) 此加热过程中水吸收的热量是5.04×105J，消耗的电能是5.445×105J； (2) 电动机的机械功率是40W。 10．（1）10.8J（2）97.2J（3）90%． 【详解】(1)电机不转时，欧姆定理适用，由I得，R2Ω ，电动机稳定转动1min电机产生热量QI2Rt0.3A)22Ω60s10.8J，(2) 电动机稳定转动1min电流做功：W=UIt=6V×0.3A×60s=108J，输出的机械能：EWQ108J97.2J；（3）电动机的效率η90% 11．(1) 3W；(2)12W；(3)2.25W． 【详解】(1)由题知，电动机正常转动时，电路中的电流为0.5A，则电动机正常工作时的电功率： P=UI1=6V×0.5A=3W； (2)电动机被卡住时为纯电阻用电器，此时的发热功率： P热=UI2=6V×2A=12W； (3)电动机被卡住时为纯电阻用电器，电动机线圈的电阻： R= 3Ω， 电动机正常工作时为非纯电阻用电器，此时的发热功率： P热′=I12R=（0.5A）2×3Ω=0.75W， 电动机正常工作时的输出功率（机械功率）： P输出=P-P热′=3W-0.75W=2.25W． 答：(1)电动机正常工作时的电功率为3W； (2)电动机被卡住时的发热功率为12W； (3)电动机正常工作时的输出功率为2.25W． 【点睛】本题考查了电功率公式和欧姆定律的应用，要注意电动机正常工作时是非纯电阻用电器、卡住时是纯电阻用电器． 12．（1）见解析；（2）57.6 J 【详解】解：（1）小明的计算正确，因为电动机非纯电阻电路,所以电动机消耗的电能必须根据W＝UIt进行计算，电流产生的热量可根据Q＝I2Rt，并且W>Q。 （2）根据小明的计算可知，电动机1min内消耗的电能为96J；电动机1min内产生的热量为 Q＝I2Rt＝(0.8A)2×1Ω×60s＝38.4J 所以1min内这台电动机所转化的机械能 答：电动机正常工作lmin所转化的机械能是57.6J。 13． 0.5Ω 1.5W 75% 8W 【详解】（1）[1]当电机不转时，由欧姆定律可知电机的线圈电阻为 （2）[2]当电机正常工作时，输出功率 （3）[3]电动机的机械效率 （4）[4]电动机的转子突然被卡住时，此时相当于纯电阻，发热功率 第1页，共2页 第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $